Spoelen en trafo's hoofdstuk 3+4

• Elektrotechniek
• MBO
• Studiejaar 3

Spoelen en trafo's hoofdstuk 3+4

Planning

Leerdoelen

Je kan rekenen aan een spoel met ijzeren kern en luchtspleet

Je weet wat een Hysteresiscurve is

Je weet wat zelfinductie en reactantie is en kan ermee rekenen

Je kan de verschillende spoelen vergelijken en benoemen

Wat was veldsterkte ookalweer? (H)

1. flux per vierkante meter
2. magnetische bronspanning
3. aantal magnetische veldlijnen
4. Stuwende kracht achter het magnetisch veld in

Wat was fluxdichtheid ookalweer? (B)

1. flux per vierkante meter
2. magnetische bronspanning
3. aantal magnetische veldlijnen
4. Stuwende kracht achter het magnetisch veld in

Spoel met luchtspleet

 

alle veldlijnen lopen  door de lucht in de spoel en daarna door de lucht buiten de

spoel

Buiten de spoel waaieren ze alle kanten op

Spoel met ijzeren kern

De veldlijnen volgen het ijzer

er gaan geen veldlijnen door de lucht

Magnetische veldsterkte

Luchtspoel

H = de veldsterkte van de spoel (A/m)

l = de lengte van de spoel (meter)

N = aantal wikkelingen

I = de stroom door de spoeldraad (a) 

.

IJzeren kern

H = de veldsterkte van de spoel (A/m)

l = de gemiddelde veldlijnlengte (m)

N = het aantal windingen

I = de stroom door de spoeldraad (a)

H=​l​​I⋅N​​

Fluxdichtheid

H = magnetische veldsterkte met de eenheid A/m (Ampère per meter)

B = fluxdichtheid met de eenheid T (Tesla = Weber per vierkante meter)

µ = permeabiliteit met de eenheid Tm/A (Tesla-meter per Ampère) of H/m (Henry per

meter)

B=H⋅μ

μ=μ​0​​⋅μ​r​​

Uit deze formule blijkt dat de flux en de fluxdichtheid sterk stijgen door de ijzeren kern. Dit

geldt alleen bij een gesloten kern. Dat wil zeggen dat de veldlijnen geheel in het magnetische

circuit kunnen rondlopen zonder ergens door lucht te hoeven gaan.

Een spoel heeft 1000 wikkelingen. De stroom door de spoel is 0,5 A. De spoel heeft een gem veldlijnlengte van 10 cm. Hoe hoog is de magnetische veldsterkte?

1. 500
2. 200
3. 5000
4. 2000

uitwerking vraag

H = (I ∙ N) / lengte = (0,5 ∙ 1000) / 0,1 = 5000 A/m

Maak vraag 1, 2 en 3 uit het boek

Zelfinductie

De zelfinductie is een eigenschap van een spoel.

Als de stroom door een spoel verandert, wil het magnetische veld van deze stroom zelf deze verandering tegenwerken.

Omdat het hier gaat om de stroom en het magnetische veld van de spoel zelf, heet dit ‘zelfinductie’.

Met de gegevens van de spoel is de zelfinductie (L in henry) te berekenen

L=μ​0​​⋅μ​r​​⋅A⋅​l​​N​2​​​​

Reactantie

Een zuivere spoel heeft geen weerstand.

Wanneer een spoel wordt aangesloten op een wisselspanning wordt een magnetisch veld opgebouwd en afgebouwd. Dit zorgt voor een weerstandswerking die we "Reactantie" noemen.

De reactantie is afhankelijk van de zelfinductie en de frequentie van de stroom

X​L​​=2⋅π⋅f⋅L

Van een spoel is gegeven:
N = 250 l = 20 cm
A = 2 cm² µ0 = 4 · π · 10-7 H/m
µr = 24000 f = 50 Hz
Bereken de zelfinductie

1. 18,8 H
2. 1,88 H
3. 188 H
4. 18,8 A/m

Van een spoel is gegeven:
N = 250 l = 20 cm
A = 2 cm² µ0 = 4 · π · 10-7 H/m
µr = 24000 f = 50 Hz
Bereken de reactantie

1. 2364 Ω
2. 148 Ω
3. 295,6 Ω
4. 591 Ω

Van een spoel is gegeven:

N = 250 

 l = 20 cm

A = 2 cm² 

 µ0 = 4 · π · 10-7 H/m

µr = 24000 f = 50 Hz

Bereken de zelfinductie en reactantie

L = µ0 ・ µr · A ・ N2/lengte 

=

 4 ・ π ・ 10-7 ・ 24000 · 0,0002 ・ 2502 / 0,2 = 1,88 H

XL = 2 ・ π ・ f ・ L 

= 

2 ・ π ・ 50 ・ 1,88 = 591 Ω

Hysteresislus

De kern in een spoel met wisselspanning.

Hysteresiscurve

Maagdelijke curve

1. lostrekken

2. lineair 

3. veld raakt vol -> verzadiging

Hysteresiscurve

Punt C is verzadiging;

B_R is veldsterkte 0. Dit heet remanentie.

bij H_C is flux 0 en is de rendement verdwenen. Dat noemen ze ook wel coercitief = bedwongen

0

Huiswerk

Maken opgave Blz 24, 25, 26, 32 en 33.